带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块的制作方法

本实用新型涉及控制系统逻辑构建技术领域,具体涉及一种用于AP1000核电厂带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构的逻辑构建。

背景技术：

目前，在各种技术路线下的核电常规岛工程中，控制逻辑图设计是所有核电常规岛设计院必须完成的设计任务。

在常规的逻辑图设计中，各类型被控设备包括气动执行机构的控制逻辑全部使用与、或、非等最基本的逻辑单元构建而成，逻辑图面纷繁复杂且重复逻辑关系非常多，既给设计人员带来了重复的设计工作，又不利于组态人员和运行人员理解。在目前逻辑模块中状态提示模块通常仅显示各种常规的正常状态信息，而在故障状态时却无法提供特别的提示信息，容易被运行人员忽视。本实用新型中，故障提示模块是从人因工程角度，分析了运行人员的运行习惯和操作思路，创新性提出对执行机构“未全开”和“未全关”的状态信息进行显示，提高了故障状态时运行人员的警觉程度，有效避免了可能存在的运行人员操作失误。

目前为止，也尚未发现有带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块设计的相关应用，本发明创造性提出了这种带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够提高运行人员故障响应速率并且具有闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块。

为了达到上述目的，提供一种带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块，包括：

指令处理模块、逻辑输出模块、故障提示模块和显示模块；及

所述指令处理模块输入端与外部的指令信息相连，经运算生成逻辑指令信息，发送至逻辑输出模块；及

所述故障提示模块接收逻辑输出模块的状态信息和就地执行机构状态信息，判断状态信息处于异常状态时输出异常信号；及

所述显示模块接收由故障提示模块发出的异常信号或指令处理模块产生的状态信号；及

所述的逻辑输出模块输出对象为得双电控电磁阀执行机构，逻辑输出模块输出的开指令可对执行机构进行开操作，逻辑输出模块输出的关指令可对执行机构进行关操作，从而控制就地执行机构。

增加了故障提示模块，在故障提示模块中对异常开、关状态进行判断计算，输出开故障、关故障信号，并且当执行机构要求全开或者全关时发生未全开或未全关的异常状态，则输出未全开或未全关故障信息，有效提醒运行人员注意执行机构的故障状态，节省运行人员的响应时间以及故障恢复时间，避免运行人员遗漏相关故障信息。

优选的，所述的异常信号包括未全开信号和未全关信号，故障提示模块接收逻辑输出模块和就地执行机构的开状态信号和关状态信号进行逻辑运算，当开状态异常时，输出未全开信号，当关状态异常时，输出未全关信号。

所述的未全开信号为状态在[0-100％)区间内的状态。

所述的未全关信号为状态在(0-100％]区间内的状态

优选的，所述的故障提示模块包括非门F5和非门F6,非门F5接收就地执行机构开状态，并输出未全开信号；非门F6接收就地执行机构关状态，并输出未全关信号。

优选的，所述的指令处理模块内包括闭锁模块，当闭锁模块处于闭锁状态时，其他指令信息无法生效执行，当闭锁模块处于解锁状态时，其他指令信息得以执行。

优选的，所述的指令处理模块输入端接入外部指令，包括手动指令、自动指令以及允许条件，自动指令包括保护指令和联锁指令，指令处理模块内包括优先级判断子模块按优先级由高到低的顺序从所述保护指令、手动指令、联锁指令中选出当前指令，根据当前指令和允许条件，通过逻辑运算产生指令信息并发送至逻辑输出模块。

增加了闭锁模块作为其他输入指令的先决条件，当闭锁模块启动为闭锁环境时，其他任何输入指令均不能生效执行，仅在解锁环境下，方可执行手动指令、联锁指令和保护指令。

优选的，所述的指令处理模块输入端接入人机界面接口(MMI)、联锁指令、保护指令和允许条件，所述的人机界面接口上接入闭锁指令、解锁指令、手动开指令和手动关指令，闭锁指令信息实现指令处理模块逻辑运算的闭锁功能。

优选的，所述的闭锁模块包括RS触发器C1和非门F1，RS触发器C1的置位S端接入闭锁指令，复位R端接入解锁指令，RS触发器C1的输出端连接非门F1，非门F1的输出端分别与手动指令、保护指令、联锁指令并联接入与门。

优选的，所述的逻辑输出模块包括RS触发器C2、RS触发器C3、或门H6和或门H7，指令处理模块逻辑运算后输出关指令信息接入或门H6，所述的RS触发器C2的置位端S端连接指令处理模块逻辑运算后输出开指令信息，复位端R端连接或门H6的输出端，所述的RS触发器C2的输出端连接双电控电磁阀产生执行机构开指令；指令处理模块逻辑运算后输出开指令信息接入或门H7，所述RS触发器C3的置位端S端连接指令处理模块逻辑运算后输出关指令信息，复位端R端连接或门H7的输出端，所述RS触发器C3的输出端连接双电控电磁阀产生执行机构关指令。

优选的，所述的故障提示模块还包括开关故障模块，所述的开关故障模块的输入端接入逻辑输出模块的状态信息、输出信息和就地执行机构的状态信息，并输出开关过程故障信息，所述开关过程故障信息传送至显示模块。

本实用新型改变了一般状态提示模块的组成结构，设置故障提示模块，故障提示模块中对异常开、关状态进行判断计算，输出开故障、关故障信号，并且当执行机构要求全开或者全关时发生未全开或未全关的异常状态，则输出未全开或未全关故障信息，有效提醒运行人员注意执行机构的故障状态，节省运行人员的响应时间以及故障恢复时间，避免运行人员遗漏相关故障信息。本实用新型在指令处理过程中增加了气动执行机构的闭锁模块，通过在输入指令前增加上位的闭锁模块，实现在执行机构故障或检修期间，为运行人员提供了防止误操作的功能，保证了设备和系统的安全。

本实用新型的有益效果是增加了气动执行机构的闭锁操作功能，在故障或检修期间，提供了防止误操作的功能，保证了设备和系统的安全。同时，本实用新型改变了一般状态模块的组成结构，设置故障提示模块，通过逻辑运算对开、关状态的异常状态进行监控，提供了未全开信息和未全关信息的视角，从人因工程的角度为运行人员的安全操作带来了便利。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本实用新型的AP1000核电厂带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块；

图2是本实用新型的AP1000核电厂带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构的模块内部逻辑图；

其中：

LOCK 闭锁指令；

UNLOCK 解锁指令；

MOP 开指令；

MCL 关指令；

IOP 联锁开；

ICL 联锁关；

POP 保护开；

PCL 保护关；

PEOP 允许开；

PECL 允许关；

OP 开状态；

CP 关状态；

OD 开指令；

CD 关指令；

OF 开故障；

CF 关故障；

FLT 综合故障；

NOPND 未全开；

NCLSD 未全关；

LK 闭锁；

MO 手动开；

MC 手动关；

AT 自动；

F1～F6 非门；

Y1～Y8 与门；

H1～H8 或门；

C1～C5 RS触发器。

具体实施方式

在常规的逻辑设计中，各类型被控设备的控制逻辑全部使用与、或、非等最基本的逻辑单元构建而成，逻辑图面纷繁复杂，不利于组态人员和运行人员理解。本实用新型在提炼带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构的逻辑基础上，结合AP1000核电厂PLS(电厂控制系统)人机接口画面设计的要求和特点，设计了一种带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构且有固定输入输出的逻辑模块，为所有AP1000核电厂带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑设计提供了便利，同时也为其他类型核电厂或常规火电厂的气动执行机构逻辑设计提供了参考。

本实用新型的执行机构的逻辑模块用于控制和监视双电控电磁阀，此类执行机构用脉冲信号进行打开或关闭操作。执行机构有两个输入，分别接收开指令脉冲信号和关指令脉冲信号，指令脉冲信号变成“1”后执行机构打开或关闭，直至全开或全关。

一种带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑模块，包括指令处理模块、逻辑输出模块、故障提示模块和显示模块；所述指令处理模块输入端与外部的指令信息相连，经运算生成逻辑指令信息，发送至逻辑输出模块；所述故障提示模块接收逻辑输出模块的状态信息和就地执行机构状态信息，判断状态信息处于异常状态时输出异常信号；所述显示模块接收由故障提示模块发出的异常信号或指令处理模块产生的状态信号；所述的逻辑输出模块输出对象为得双电控电磁阀执行机构，逻辑输出模块输出的开指令可对执行机构进行开操作，逻辑输出模块输出的关指令可对执行机构进行关操作，从而控制就地执行机构。

故障提示模块包括开关故障模块和异常状态信号模块，异常信号状态模块接收就地执行结构的开状态信息和关状态信息，经逻辑运算，当开状态异常时，输出未全开信号，当关状态异常时输出未全关信号。异常信号状态模块包括非门F5和非门F6,非门F5接收就地执行机构开状态，并输出未全开信号NOPND；非门F6接收就地执行机构关状态，并输出未全关信号NCLSD。可见，当状态在[0-100％)区间内则显示未全开，当关闭状态在(0-100％]则显示未全关。

开关故障模块的输入端接入逻辑输出模块的状态信息、输出信息和就地执行机构的状态信息，并输出开关过程故障信息。开关故障模块包括RS触发器C4、RS触发器C5和或门H8。RS触发器C4的置位S端接入RS触发器C2的输出端，复位R端接入就地执行机构的开状态OP，RS触发器C4输出开故障信息OF。RS触发器C5的置位S端接入RS触发器C3的输出端，复位R端接入就地执行机构的关状态CP，RS触发器C5输出关故障信息CF。或门H8为二输入或门，其输入端分别接入RS触发器C4的输出端和RS触发器C5的输出端，或门H8输出综合故障信息FLT。

所述的指令处理模块内包括闭锁模块，当闭锁模块处于闭锁状态时，其他指令信息无法生效执行，当闭锁模块处于解锁状态时，可执行其他指令信息。指令处理模块输入端接入的外部指令，包括手动指令(来自手操面板)、自动指令(如联锁指令、保护指令)以及允许条件，指令处理模块内包括优先级判断子模块按优先级由高到低的顺序从所述保护指令、手动指令、联锁指令，选出当前指令，根据当前指令和允许条件，通过逻辑运算产生指令信息并发送至逻辑输出模块。

指令处理模块包括RS触发器R1、与门Y1～Y8、或门H1～H5非门F1～F4。RS触发器C1的置位S端接收闭锁指令LOCK，复位R端接收解锁指令UNLOCK，RS触发器C1输出闭锁信号LK。非门F1的输入端连接RS触发器C1的Q端。与门Y1为二输入与门，其输入端分别接入手动开指令MOP和非门F1的输出端。与门Y1输出手动开信号MO。与门Y2为三输入与门，其输入端分别接入非门F1的输出端、联锁开指令IOP和自动信号。与门Y3为二输入与门，其输入端分别接入手动关指令MCL和非门F1的输出端。与门Y3输出手动关信号MC。与门Y4为三输入与门，其输入端分别接入非门F1的输出端、联锁关指令ICL和自动信号。或门H1为二输入或门，其输入端分别连接与门Y1的输出端和与门Y2的输出端。或门H2为二输入或门，其输入端分别连接与门Y3的输出端和与门Y4的输出端。与门Y5为二输入与门，输入端分别接入保护开指令POP和非门F1的输出端，与门Y6为二输入与门，输入端分别为保护关指令PCL和非门F1的输出端，非门F2的输入端为与门Y6的输出端。与门Y7为三输入与门，其输入端分别为或门H1的输出端、非门F2的输出端和允许开信号PEOP。或门H3为三输入或门，其输入端分别为与门Y1的输出端、与门Y3的输出端和RS触发器C1的输出端。或门H4为二输入或门，其输入端分别为与门Y7的输出端和与门Y5的输出端。非门F4的输入端为或门H3的输出端。非门F4输出自动信号AT。非门F3的输入端为与门Y5的输出端。与门Y8为三输入与门，其输入端分别为非门F3的输出端、或门H2的输出端和允许关信号PECL。或门H5为二输入或门，其输入端分别与门Y6的输出端和与门Y8的输出端。

逻辑输出模块由RS触发器C2、RS触发器C3、或门H6和或门H7，指令处理模块逻辑运算后输出关指令信息接入或门H6，所述的RS触发器C2的置位端S端连接指令处理模块逻辑运算后输出开指令信息，复位端R端连接或门H6的输出端，所述的RS触发器C2的输出端连接双电控电磁阀产生执行机构开指令；指令处理模块逻辑运算后输出开指令信息接入或门H7，所述RS触发器C2的置位端S端连接指令处理模块逻辑运算后输出关指令信息，复位端R端连接或门H7的输出端，所述RS触发器C3的输出端连接双电控电磁阀产生执行机构关指令。或门H6为三输入或门，其输入端分别连接就地执行机构开状态OP、RS触发器C4的输出端和或门H5的输出端。RS触发器C2的置位S端接入或门H4的输出端，复位R端接入或门H6的输出端，RS触发器C2的输出端输出开指令OD。或门H7为三输入或门，其输入端分别连接就地执行机构关状态CP、RS触发器C5的输出端和或门H4的输出端。RS触发器C3的置位S端接入或门H5的输出端，复位R端接入或门H7的输出端，RS触发器C3的输出端输出关指令CD。

闭锁信号模块包括闭锁指令LOCK和解锁指令UNLOCK，当输入闭锁指令LOCK时，其他所有信号均被屏蔽；当执行解锁指令UNLOCK时，判定保护信号模块状态，所述的保护信号模块包括保护开指令POP和保护关指令PCL，保护开指令POP为“1”时，开指令OD输出信号“1”，保护关指令PCL为“1”时，关指令CD输出信号“1”；当未接收到保护信号模块的指令时，判断允许信号模块，允许信号模块状态为触发手动信号模块和联锁信号模块的先决条件；所述的允许信号模块包括允许开信号PEOP和允许关信号PECL，所述的手动信号模块包括手动开指令MOP和手动关指令MCL，所述的联锁信号模块包括联锁开指令IOP、联锁关指令ICL和自动信号AT，在未收到闭锁指令LOCK以及手动信号模块的信号时，自动信号AT为“1”，自动信号AT为“1”时可触发联锁开指令IOP和联锁关指令ICL；当允许开信号PEOP为“1”时，输入手动开指令MOP，开指令OD输出“1”，自动信号AT为“1”时，触发联锁开指令IOP，开指令OD输出为“1”；当允许关信号PECL为“1”时，输入手动关指令MCL关指令CD输出为“1”，自动信号AT为“1”时触发联锁关指令ICL，关指令CD输出为“1”。所述的故障提示模块提示的状态包括开状态OP、关状态CP、未全开状态NOPND、未全关状态NCLSD、开故障状态OF、关故障状态CF和综合故障FLT。

该逻辑模块中，闭锁模块、自动信号AT和手动信号为AP1000核电厂PLS人机接口的手操面板上的模块。闭锁模块上的闭锁信号LOCK、解锁信号UNLOCK，手动信号的手动开指令MOP、手动关指令MCL均由手操面板上的按钮提供信号输入，自动信号AT在手操面板上体现为指示灯，当未收到闭锁信号LOCK、手动开指令MOP、手动关指令MCL时，自动信号AT输出“1”，手操面板上的指示灯亮起，当闭锁信号LOCK、手动开指令MOP、手动关指令MCL三者任一信号为“1”时，自动信号AT输出“0”，手操面板上的指示灯熄灭。

本实用新型的逻辑模块有两种输入信号，一种是手操面板输入信号，一种是联锁保护信号。逻辑模块根据手操面板输入信号或联锁保护信号进行逻辑运算后输出开指令信号OD至执行机构，或者进行逻辑运算后输出关指令CD至执行机构，实现执行机构的开、关功能。

为了满足运行要求，模块设有“闭锁”、“解锁”功能，只有处于“解锁”状态时，保护指令、手操面板输入信号和联锁保护信号才被执行；处于“闭锁”状态下，保护指令、手操面板输入信号和联锁保护信号均被屏蔽。运行人员可以通过手操面板中的解锁按钮和闭锁按钮进行执行机构“闭锁”状态和“解锁”状态的切换。允许开信号PEOP或允许关信号PECL是执行机构算法输出开指令信号OD或输出关指令CD的先决条件，对手动开指令MOP、手动关指令MCL、联锁开信号IOP、联锁关信号ICL有闭锁作用。当“允许开”条件满足时，“手动开”、“联锁开”被执行；当“允许关”条件满足时，“手动关”、“联锁关”被执行；“保护开”、“保护关”则不受“允许开”或“允许关”信号的限制。“允许开”或“允许关”在没有连线输入的情况下，默认值为“1”。

由此可见，该模块算法具有开关优先级逻辑。在执行机构处于“闭锁”状态下，所有信号均被屏蔽；在执行机构处于“解锁”状态下，手操面板输入信号和连锁保护信号才被执行。在执行机构处于“解锁”状态时，“保护开”、“保护关”的优先级最高，“手动开”、“手动关”次之，“联锁开”、“联锁关”优先级最低。

该模块的内部逻辑详图如附图1、2所示，包括手操面板、RS触发器、与门、或门和非门。手操面板上有闭锁按钮、解锁按钮、手动开按钮、手动关按钮和自动指示灯，闭锁按钮和解锁按钮分别输出闭锁指令LOCK和解锁指令UNLOCK，所述的闭锁和解锁为短信号；手动开按钮和手动关按钮分别输出手动开指令MOP和手动关指令MCL。

本实用新型适用于双电控电磁阀的气动执行机构。当无连锁信号时，本输入置0，保护指令的优先级高于手动输入和自动指令，无保护信号时，本输入置0。允许条件为1时，手动指令和自动指令才有效，无允许条件时，本输入置1。

本实用新型将带闭锁功能的双电控电磁阀气动执行机构逻辑提炼成一个逻辑模块，不仅大大简化了各具体气动执行机构控制逻辑图的编制工作，而且模块中输入输出关系以及保护、手动和联锁等信号优先级非常明确，便于设计、组态和调试人员设计和理解逻辑意图，大大减少控制逻辑在设计、组态以及调试等阶段的出错概率。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了解本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。